アルコールの酸化反応

二級アルコールからケトンを作る

一級アルコールからアルデヒドを作る

1

アルコールの酸化反応

RC

H OH

H RCO

H RCO

OH������ ����� ���

[O] [O]

RC

H OH

R' RCO

R'������ ���

[O]

RC

R'' OH

R'������

[O]�����

2

二級アルコールの酸化反応：クロム酸酸化

RC

H OH

R'

H2CrO4

RCO

R'������ ���

クロム酸酸化

・クロム酸：クロム酸塩と酸を混合して調製する

・６価クロムは毒性が強い

・廃液処理が高価

3

二級アルコールの酸化反応：次亜塩素酸酸化

次亜塩素酸酸化

RC

H OH

R'

NaOCl

RCO

R'CH3COOH

・酸化剤は次亜塩素酸＝ HOCl・HOCl は単離できないため、NaOCl と酸を混合して調製する・NaOCl は水溶液として売られている（塩素系漂白剤の主成分）・最近は結晶性の純品も販売されている（NaOCl•5H2O)

4

（余談）塩素のオキソ酸とその塩

次亜塩素酸hypochlorous acid HOCl 次亜塩素酸イオン

hypochlorite NaOCl

亜塩素酸chlorous acid HClO2 亜塩素酸イオン

chlorite

塩素酸chloric acid

塩素酸イオンchlorate

過塩素酸perchloric acid

過塩素酸イオンperchlorate

HClO3

HClO4

NaClO2

NaClO3

NaClO4

5

二級アルコールの酸化反応：次亜塩素酸酸化実施例

OH NaOClCH3COOH

O

Stevens, R. V.; Chapman, K. T.; Weller, H. N. J. Org. Chem. 1980, 45, 2030.

96%

OH

OH NaOClCH3COOH

O

OH

Stevens, R. V.; Chapman, K. T.; Stubbs, C. A.; Tam, W. W.; Albizati, K. F. Tetrahedron Lett. 1982, 23, 4647.

90%

一級アルコールは酸化されにくい

6

二級アルコールの酸化反応：Swern 酸化

RC

H OH

R'

CH3SCH3R

CO

R'

OClC CClO O

, Et3N

Swern 酸化

・酸化剤はジメチルスルホキシド (DMSO)

・塩化オキサリル (ClCOCOCl) は DMSO を活性化する

・DMSO は還元されてジメチルスルフィド CH3SCH3 になる（悪臭！）・DMSO と塩化オキサリルの反応は低温 (‒78°C) で行う（温度が上がると副反応が起きる）

（スワーン酸化）

7

二級アルコールの酸化反応：Swern 酸化実施例

SOHHO

(COCl)2DMSO

–78°C

Et3N

–78°C ~ r.t.

SOO

Bishop, R. Org. Synth. 1992, 70, 120.

OH OSO

C12H25H3C, (COCl)2

–60°C

Et3N

–78°C ~ r.t.

西出, 野出, 有機合成化学協会誌, 2004, 62, 895.

※ 「臭くない」硫黄化合物を使った例

SC12H25H3C+

90%

81%

8

【練習問題】以下の合成計画を立てなさい。O

9

一級アルコールの酸化反応：クロム酸酸化

RC

H OH

H

H2CrO4

RCO

H RCO

OH

H2CrO4

������ ����� ���

・普通はカルボン酸まで酸化が進む・アルデヒドが単離できるのは特別な場合のみ：実用性に乏しいエタノール＋クロム酸 アセトアルデヒド

←この実験（高校の化学で出てくる）では　アセトアルデヒドを揮発させて　分離している　（アセトアルデヒド以外には適用困難）

10

一級アルコールの酸化：PCC 酸化

RC

H OH

H

PCC

RCO

H NH

CrO3ClPCC:

PCC 酸化

クロロクロム酸ピリジニウム(pyridinium chlorochromate)

・クロム酸系の酸化剤だが、アルデヒドで酸化が止まる

・二級アルコールからケトンへの酸化にも使える

11

一級アルコールの酸化：PCC 酸化PCC とクロム酸の違い

Cr

O

O

ClO Cr

O

O

OHHO

PCC（クロロクロム酸塩） クロム酸クロム酸は水溶液を使う：アルデヒドの酸化が進行しやすい

RC

H OH

H RCO

H

[O] H2O

RC

HO OH

H RCO

OH

[O]

水に溶けやすい

PCC 酸化は非水溶媒 (CH2Cl2 など) で行う：アルデヒドの酸化が進行しにくい

アルデヒド水和物

12

一級アルコールの酸化：PCC 酸化

OH PCC H

O

実施例

Corey, E. J.; Suggs, W. Tetrahedron Lett. 1975, 31, 2647.

78%

C8H17O

C8H17O

CH2OHPCC

C8H17O

C8H17O

CHO

Aratani, N. et al. Chem. Eur. J. 2005, 11, 3389.

13

一級アルコールの酸化：Swern酸化

RC

H OH

H

CH3SCH3R

CO

H

OClC CClO O

, Et3N

Swern 酸化

・二級アルコールと同様に、一級アルコールも酸化できる・この反応も無水条件なので、酸化反応はアルデヒドで止まる

HO OH

CH3

(COCl)2DMSO Et3N

H O

CH3

O

Albrecht, U.; Nguyen, T. H. V.; Langer, P. J. Org. Chem. 2004, 69, 3417.

実施例

14

【練習問題】以下の合成計画を立てなさい。

O

H

15

エーテルの置換反応・脱離反応

・OR 基の脱離能は低い

・プロトン化による活性化

16

エーテルの求核置換反応と脱離反応

CH3CH2OCH3Cl–

DMSO����� (SN2)

C OCH3CH3

CH3CH3

CH3COHO

����� (SN1)

RO基を「脱離能の高い別の置換基」に変える必要があるRO‒：強塩基性　→　脱離能が低い

17

エーテルの活性化：プロトン化

CH3CH2OCH2CH3 + H+ OCH2CH3H

CH3CH2

CH3CH2OH����������

エーテルとハロゲン化水素の反応

CH3CH2OCH2CH3 + H Br OCH2CH3

HCH3CH2 + Br–

CH3CH2 Br

+ HOCH2CH3���������� ����

���������

18

三級アルキルエーテルと酸の反応

C OCH2CH3CH3

CH3CH3

H

+ –OSO3H

CH3 CCH3

CH3

+ HOCH2CH3

�������

CH3 CCH2

CH3

HOCH2CH3

H

CH3 CCH2

CH3+ HOCH2CH3

H

����

C OCH2CH3CH3

CH3CH3

H–OSO3H

����������

E1

19

O+ H–Cl

【練習問題】テトラヒドロフランを塩酸と加熱すると、高沸点の物質が生成した。反応機構を巻き矢印で示しなさい。

？？

20

エポキシド

エポキシドの合成・命名法

エポキシドの求核置換反応

21

エポキシド

エポキシド＝C‒O‒Cの三員環構造を持つエーテル

O

・エーテルの一種だが、角ひずみに起因する特殊な反応性を持つ

22

エポキシドの合成

����

CH3COOOH��� mCPBA

O�����

����

Cl2, NaOH Cl

OH�������

NaH Cl

O

– Cl

O�����

アルケンのエポキシ化

クロロヒドリン・ブロモヒドリンの分子内 SN2

CH3O

OOH

O

OOHCl

過酢酸

m-クロロ過安息香酸(mCPBA)

23

エポキシドの命名法

C CO

HH

HH

O

O

エチレンオキシド

アルケン名＋「オキシド」（官能種類命名法）

ethylene oxideシクロヘキセンオキシドcyclohexene oxide

O の結合位置に「エポキシ」（置換命名法）

2,3-エポキシ-2-メチルブタン2,3-epoxy-2-methylbutane

24

【練習問題】(1) 下の化合物を命名しなさい。(2) アリルアルコールから下の化合物を合成する方法を述べなさい。(3) この化合物の立体異性体について説明しなさい。

OCl

25

反応座標

エネルギー

エポキシドの反応性

角ひずみがあるためエネルギーが高い＝反応性高い

エポキシド

普通のエーテル

エポキシドの方が活性化エネルギーが小さい

26

エポキシドの反応（酸性条件）

H2C CH2O H+

H2C CH2OH

Br–H2CHO

CH2Br

良い脱離基になる

H2C CH2O H+

H2C CH2OH

H2CHO

CH2OH

H2O

H

H2CHO

CH2OH

– H+

エポキシド＋HBr

エポキシド＋水＋酸触媒

27

エポキシドの反応（塩基性条件）エポキシド＋NaOCH3

最初から入れてはダメ！（CH3O‒ をつぶしてしまう）

H2C CH2O –OCH3

� ������� ����

H2CO

CH2OCH3

H+����� H2CHO

CH2OCH3

28

【練習問題】1-ブチンにナトリウムアミド NaNH2 を加え、続いてエチレンオキシドを加えた。十分に反応させた後、薄い塩酸を加え、エーテル抽出で有機物のみを取り出した。生成物は何か。

29